BRPI1008424B1 - máquina elétrica e método de construção de máquina elétrica de resfriamento - Google Patents

Abstract

máquina elétrica e método de construção de máquina elétrica de resfriamento a presente invenção refere-se a uma máquina elétrica (10, 100) que compreende um rotor (14a, 14b, 114a, 114b) tendo ímãs permanentes (24a, 24b, 124a, 124b) e um estator (12, 112) tendo bobinas (22, 122) enroladas sobre barras de estator (16b, 16c, 116) para interação com os ímãs (24a, 24b, 124a, 124b) através de um vão de ar (26a, 26b, 126a, 126b) definido entre os mesmos. as barras (16b, 16c, 116) e bobinas (22, 122) são encerradas por um alojamento de estator (42a, 42b, 102, 142a, 142b, 146) que se estende entre o vão de ar (26a, 26b, 126a, 126b) e define uma câmara (52, 152) incorporando o meio de resfriamento para esfriar as bobinas (22, 122).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÁQUINA ELÉTRICA E MÉTODO DE CONSTRUÇÃO DE MÁQUINA ELÉTRICA DE RESFRIAMENTO".

[0001] A presente invenção refere-se a uma máquina elétrica com ímã permanente compreendendo um estator e um rotor que faz uma trajetória para rotação no estator. O estator é dotado de bobinas enroladas e o rotor é dotado de ímãs permanentes para cooperar com as bobinas através de um vão de ar entre o rotor e o estator. A máquina pode ser um motor ou um gerador e, em muitas modalidades, é uma máquina de fluxo axial. Em particular, ela refere-se a uma máquina de carcaça segmentada e em forquilha, em seguida denominada uma "máquina Y".

ANTECEDENTES

[0002] Woolmer e McCulloch [1] descrevem a topologia de uma máquina Y, discutindo suas vantagens de ferro reduzido no estator, permitindo um aprimoramento na densidade de torque. Ela compreende uma série de bobinas enroladas em torno de barras espaçadas circunferencialmente em torno do estator, idealmente dispostas axialmente (isto é, em paralelo ao eixo de rotação do rotor). O rotor tem dois estágios compreendendo discos dotados de ímãs permanentes que estão de frente voltados à extremidade de cada bobina do estator. O trajeto magnético em qualquer estágio de operação é: através de uma primeira bobina em um primeiro ímã sobre um primeiro estágio do rotor; através de uma tela de suporte de ferro do rotor para um segundo ímã adjacente sobre o primeiro estágio; através de uma segunda bobina do estator adjacente à primeira bobina; para um primeiro ímã sobre o segundo estágio do rotor alinhado com o segundo ímã sobre o primeiro estágio; através da tela de suporte de ferro do segundo estágio para o segundo ímã sobre o segundo estágio e alinhado com o primeiro ímã sobre o primeiro estágio; e terminando o circuito através da primeira bobina.

[0003] Uma dificuldade com máquinas elétricas é, em geral, fornecer resfriamento adequado. Esse é um problema particular com uma máquina Y tendo uma alta densidade de torque, de modo que calor significativo seja gerado nas bobinas em altos torques e seja frequentemente um fator limitativo nos torques que possam ser empregados, pelo menos durante períodos de tempo prolongados. [0004] Outra dificuldade com máquinas elétricas em geral é a ondulação de torque causada pelos dentes de engrenagem. Novamente, esse é um problema particular com uma máquina Y, uma vez que bobinas distintas não se sobrepõem e, na verdade, contam com separação magnética, não apenas entre bobinas adjacentes sobre o estator, mas também entre ímãs adjacentes sobre o rotor. Evidentemente, esse problema é reduzido, até certo ponto, ao proporcionar diferentes números de ímãs permanentes sobre o rotor versus bobinas sobre o estator, mas, uma vez que os ímãs são alinhados uns com os outros, à medida que o "dente de engrenagem" entre ímãs adjacentes se encaixam com o "dente de engrenagem" correspondente entre bobinas adjacentes, há uma inevitável ondulação de torque.

[0005] Conexão magnética entre as bobinas e os ímãs permanentes depende de um forte campo magnético sendo desenvolvido através das bobinas, quer através dos ímãs no caso de um gerador ou pelas próprias bobinas no caso de um motor, e a permeabilidade do circuito magnético deverá ser tão baixa quanto possível para permitir a densidade de fluxo máxima através das bobinas. Para essa finalidade, um núcleo ou barra de alta permeabilidade é proporcionada em torno da qual as bobinas são enroladas. Contudo, a barra é, de preferência, laminada ou de outro modo disposta para reduzir a incidência de correntes parasitas na barra. Também, as barras são, de preferência, dotadas de sapatas para dispersar o fluxo no vão de ar e reduzir a densidade de fluxo nas mesmas - o vão de ar é de alta relutância e o aumento de sua área reduz essa relutância, o que significa que menos material de ímã permanente pode ser usado. É desejável reduzir a quantidade de tal material para um mínimo.

[0006] O documento WO-A-2006/066740 divulga uma máquina Y compreendendo um alojamento tendo uma luva cilíndrica para montagem de bobinas de estator internamente, a luva sendo oca, desse modo, o meio de resfriamento é circulado. Contudo, as bobinas são incrustadas em um material termicamente condutivo para transportar calor para o alojamento do estator. Um rotor realiza uma trajetória rotacionalmente no alojamento. As barras do estator parecem ser laminadas, conforme elas são no documento GB-A-2379093, que também divulga uma máquina Y, assim como o documento WO-A-03/094327.

[0007] O documento US-A-6720688 divulga uma máquina Y, na qual o rotor atua como uma bomba de palheta para circular fluido dentro de uma câmara definida por um alojamento de estator, através do qual um eixo de rotor, suportado sobre rolamentos no alojamento e portando o rotor, se estende. O fluido esfria as bobinas do estator. O documento US-A-2005/0035676 divulga outra máquina Y, particularmente adaptada para acionamento sem engrenagem de uma roda de veículo.

[0008] O documento US-A-2007/0046124 divulga uma máquina Y, na qual o rotor tem duas fileiras circunferencialmente dispostas de segmentos alternados de ímãs permanentes e peças de polo ferromagnético.

BREVE SUMÁRIO DA DIVULGAÇÃO

[0009] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é proporcionada uma máquina elétrica compreendendo um rotor tendo ímãs permanentes e um estator tendo bobinas enroladas sobre barras de estator para interação com os ímãs através de um vão de ar definido entre os mesmos, em que as barras e bobinas sobre os mesmos são envolvidas por um alojamento de estator que se estende entre o vão de ar e define uma câmara incorporando meio de resfriamento para esfriar as bobinas.

[00010] De preferência, a máquina elétrica é uma máquina de fluxo axial, as referidas barras sendo dispostas circunferencialmente espaçadas em torno de um eixo rotacional do rotor e, de preferência, em paralelo ao mesmo, o rotor compreendendo dois estágios, cada um tendo ímãs permanentes que interagem com cada extremidade das barras.

[00011] O referido alojamento de estator pode compreender duas placas anulares e duas paredes cilíndricas, as placas anulares incluindo recessos para colocação das barras dentro da câmara. De preferência, o material do alojamento do estator é não magnético e não condutivo. Contudo, no caso das placas anulares e paredes cilíndricas distintas, as referidas paredes cilíndricas são, de preferência, de alumínio e as referidas placas anulares são de material plástico. Alternativamente, as referidas placas anulares podem ser integrais com as referidas paredes cilíndricas, as quais são, nesse caso, divididas em torno de sua circunferência e conectadas juntas ao longo de costuras circunferenciais internas e externas. A divisão pode ser central, definindo dois encaixes. Os encaixes podem ser substancialmente idênticos, possivelmente sendo imagens de "espelho", de modo que elas se adaptem uma à outra, facilitando a soldagem por costura em torno das uniões nas divisões. Nesse caso, os encaixes podem ser moldagens plásticas.

[00012] De preferência, as referidas placas anulares são afinadas nas extremidades da barra para minimizar a folga entre as barras e os ímãs sobre o rotor. De preferência, as referidas paredes cilíndricas são uma parede interna e externa, a referida parede interna tendo meios para sustentar a máquina e as referidas paredes internas compreendendo meios para sustentar rolamentos para o rotor.

[00013] De preferência, os estágios do rotor compreendem, cada um, um disco anular, cujas bordas externas sustentam os referidos ímãs permanentes e cujas bordas internas são conectadas juntas, encerrando os referidos rolamentos. Os estágios do rotor têm o formato de disco para aumentar sua rigidez em um plano radial (isto é, um plano perpendicular ao eixo de rotação do rotor e também, de preferência, perpendicular às barras do estator).

[00014] De preferência, o alojamento do estator isola os ímãs do calor gerado nas referidas bobinas.

[00015] De preferência, o referido alojamento do estator inclui acessos para fornecimento e drenagem do referido meio de resfriamento. O fluido de resfriamento pode ser bombeado através da máquina por uma entrada próximo do fundo da máquina e uma saída próximo da parte superior. Contudo, a entrada e a saída podem também ser adjacentes uma à outra. Fluido pode fluir em torno dos raios externo e interno das bobinas, algum fluido também flui entre as bobinas. De preferência, o fluido de resfriamento flui para frente e para trás entre os raios externo e interno em múltiplas ocasiões em razão de blocos dispostos entre as bobinas e os alojamentos do estator, pelo qual o fluido é forçado entre as bobinas. Também pode haver duas e oito transições do fluxo de fluido entre as bobinas. O fluxo de resfriamento pode, alternativamente, ser dividido, com algum fluxo em torno do diâmetro interno das bobinas a partir da entrada e o resto fluindo no diâmetro externo na direção oposta, um pouco de fluido fluindo também entre as bobinas. Diferentes trajetos de fluxo podem, naturalmente, ser dispostos.

[00016] De preferência, a câmara é revestida com um verniz ou revestimento de resina que isola eletricamente a câmara e seus conteúdos de contato direto com o meio de resfriamento.

[00017] Na verdade, a presente invenção proporciona um método de construção de uma máquina elétrica, conforme definido acima, compreendendo as etapas de: montagem da máquina; enchimento da câmara com resina líquida ou verniz para umedecer todas as superfícies internas da câmara, incluindo seus conteúdos; remoção da resina para deixar um revestimento da resina sobre as superfícies internas da câmara; e cura da resina para formar uma camada eletricamente isolante sobre as referidas superfícies internas. De preferência, antes da etapa de remoção da resina, o ar da câmara é evacuado para auxiliar na penetração da resina em pequenos espaços na câmara.

[00018] Em uma modalidade, é proporcionada uma máquina elétrica compreendendo um rotor tendo ímãs permanentes e um estator tendo bobinas enroladas sobre barras do estator para interação com os ímãs através do vão de ar definido entre os mesmos, em que o rotor tem dois estágios dispostos, um em uma extremidade das barras e em que as barras têm uma sapata em cada extremidade de cada barra que liga o fluxo magnético através das barras com os referidos ímãs em cada estágio e em que sapatas adjacentes em frente ao mesmo estágio do rotor têm uma folga de sapata de alta relutância entre as mesmas, e ímãs adjacentes sobre cada estágio do rotor têm uma folga de ímã de alta relutância entre os mesmos, em que a sapata e folga de ímã têm um ângulo uma com relação à outra, de modo que elas se encaixem progressivamente à medida que o rotor gira.

[00019] De preferência, a sapata sobre um lado de cada bobina em frente a um primeiro dos referidos dois estágios é assimétrica com relação à sapata sobre o outro lado da respectiva bobina em frente ao segundo dos referidos dois estágios e as referidas folgas de sapata entre sapatas adjacentes em qualquer extremidade das barras que sustenta as mesmas, através da folga de ímã em diferentes posições rotacionais do rotor com relação ao estator.

[00020] Assim, embora a bobina sobre uma determinada barra e o par de ímã sobre os estágios de rotor estejam alinhados, a bobina em uma extremidade começa a se encaixar com o primeiro ímã do par antes do outro ímã. De preferência, a assimetria é tal que não há alinhamento na direção de fluxo magnético das folgas de alta relutância em cada extremidade de cada barra.

[00021] De preferência, quando vistas em uma direção axial com relação ao eixo de rotação do rotor, as referidas sapatas têm quatro lados, com lados interno e externo sendo arcos ou tangentes de círculos centralizados sobre o referido eixo de rotação e os referidos outros lados sendo uma borda de ataque e fuga da sapata, em que as referidas bordas de ataque e fuga são cordas de um dos referidos círculos, cada raio desse círculo que intercepta cada corda e esse círculo fazendo o mesmo ângulo com a respectiva corda.

[00022] Em outra modalidade, é proporcionada uma máquina elétrica de fluxo axial compreendendo um rotor tendo ímãs permanentes espaçados circunferencialmente sobre primeiro e segundo estágios do rotor e um estator disposto entre os referidos estágios e tendo bobinas enroladas sobre barras do estator para interação magnética com os ímãs através de um vão de ar definido entre o rotor e o estator, em que as barras têm uma sapata em cada extremidade de cada barra que liga o fluxo magnético através das barras com os referidos ímãs sobre cada estágio e em que o estator é uma fundição de pelo menos dois componentes anulares, cada um compreendendo um anel de sapatas conectadas e um incluindo algumas ou todas as barras ou partes das mesmas e o outro compreendendo quaisquer barras restantes ou partes das mesmas, as referidas bobinas sendo dispostas sobre as barras antes que os componentes anulares sejam conectados juntos para completar a construção do referido estator.

[00023] De preferência, os componentes anulares são idênticos. De preferência, cada um compreende metade de cada barra e é dotado de interfaces adaptadas para facilitar a conexão.

[00024] De preferência, a referida interface compreende um pino e soquete, em que o pino sobre cada barra de um componente se encaixa no soquete de uma barra sobre o outro componente.

[00025] De preferência, folgas de alta relutância são proporcionadas entre cada sapata de cada componente, a referida folga compreendendo um afinamento da espessura do componente anular entre as referidas barras.

[00026] Em ainda outra modalidade, é proporcionada uma máquina elétrica compreendendo um rotor tendo ímãs permanentes e um estator tendo bobinas enroladas sobre barras do estator para interação com os ímãs através de um vão de ar definido entre os mesmos, em que as barras têm sapatas que ligam o fluxo magnético através das barras com os referidos ímãs e em que as barras e sapatas são formadas separadamente umas das outras e pelo menos uma parte de cada é formada por meio de moldagem de partículas de ferro macio, de modo que as partículas tenham uma dimensão curta que está disposta transversal a um plano de relutância e as barras e sapatas são montadas de modo que o referido plano de relutância da barra esteja em paralelo a um eixo longitudinal da barra e o referido plano de relutância da sapata seja transversal ao referido eixo longitudinal. [00027] O alinhamento da dimensão curta das partículas transversais aos referidos planos de relutância resulta em cada plano de relutância tendo uma relutância mínima. De preferência, as referidas partículas pelo menos das barras têm uma única dimensão longitudinal e as referidas partículas são também alinhadas de modo que sua dimensão longitudinal esteja em paralelo a uma direção de relutância no referido plano de relutância, a referida direção de relutância das barras sendo paralela ao referido eixo longitudinal da barra. Se as partículas das sapatas têm uma única dimensão longitudinal, de preferência, a referida direção de relutância é radial com relação ao referido eixo longitudinal quando as barras e sapatas são montadas.

[00028] A referida moldagem das referidas partículas de ferro macio podem ser comprimidas em torno de partículas de ferro macia em uma direção transversal ao referido plano de relutância, pelo qual as partículas são parcialmente achatadas para produzir a referida dimensão curta. Alternativamente, a referida moldagem pode ser de partículas já achatadas ou de partículas alongadas. Partículas alongadas podem ser alinhadas antes de moldagem para uso de um campo magnético. Moldagem inclui formatação.

[00029] De preferência, o rotor tem dois estágios dispostos em qualquer extremidade das barras e sapatas são proporcionadas em cada extremidade de cada barra. De preferência, a máquina elétrica é uma máquina de fluxo axial e as barras são dispostas em paralelo ao eixo de rotação do rotor.

[00030] As barras podem incluir uma folha laminada de material ferromagnético cujo eixo de laminação é disposto em paralelo ao referido eixo longitudinal. A folha em si é, de preferência, laminada em produção em uma direção paralela à sua laminação nas barras, pelo que os grãos do material são, em si, orientados na eventual direção de fluxo, isto é, em paralelo ao referido eixo longitudinal. A referida laminação pode ser disposta em torno de um núcleo em forma de partícula comprimida de ferro macio pelo qual a seção transversal da barra perpendicular ao referido eixo longitudinal é substancialmente trapezoidal. Alternativamente, a referida laminação pode ser o núcleo de um anel formatado de partículas de ferro macio comprimidas, pelo qual a seção transversal da barra perpendicular ao referido eixo longitudinal é substancialmente trapezoidal.

[00031] De acordo com uma modalidade, uma máquina elétrica compreende um estator e um rotor montado para rotação em torno de um eixo de rotor com relação ao estator, ímãs permanentes sendo carregados pelo rotor, uma saída sobre o rotor, o estator compreendendo bobinas enroladas sobre barras do estator para interação com os ímãs do rotor, o rotor tendo dois estágios dispostos, um em qualquer extremidade das barras do estator, com dois vãos de ar entre as extremidades das barras e os estágios do rotor, um alojamento anular que retém e sustenta o estator; um rolamento entre o rotor e o estator, o rotor sendo oco em torno do referido eixo de rotor e em que há pelo menos dois trajetos de fluxo magnético significativos do motor: um primeiro passando através de uma primeira barra de estator, através de uma primeira barra do estator, através de um primeiro dos vãos de ar, através de um primeiro ímã sobre um primeiro estágio do rotor em uma tela de suporte de ferro do primeiro estágio para um segundo ímã adjacente, através do primeiro vão de ar para uma segunda barra de estator adjacente à primeira, através do segundo vão de ar, através de um terceiro ímã sobre o segundo estágio do rotor para uma tela de suporte de ferro do segundo estágio, para um quarto ímã adjacente, através do segundo vão de ar e de volta para a primeira barra de estator; e um segundo trajeto passando através da primeira barra de estator, através do primeiro vão de ar e através do primeiro ímã sobre o primeiro estágio e para a tela de suporte de ferro do primeiro estágio, através do primeiro estágio para o segundo estágio do rotor em torno do referido rolamento para a tela de suporte de ferro do segundo estágio, para o quarto ímã, através do segundo vão de ar e de volta para a primeira barra de estator.

[00032] Esse trajeto de fluxo é possível se o rotor é diretamente sustentado pelo referido rolamento dentro do estator e sobre um diâmetro suficientemente grande para que o segundo trajeto de fluxo seja suficientemente curto, de modo que a relutância do circuito magnético global para as bobinas e ímãs seja reduzida. Montagem do rotor, dessa forma, também reduz o balanço entre o rolamento que se localiza no rotor e os ímãs que acionam o rotor através de sua interação com as bobinas do estator (ou são reagidos com as bobinas do estator no caso de um gerador).

[00033] De preferência, toda a carga entre a saída e o alojamento anular é transmitida através do rolamento entre o estator e o rotor, pelo que nenhuma outra sustentação do rotor ou sua saída com relação ao alojamento do estator é proporcionada. Isso tem a vantagem de que a forma da saída pode ser alterada de sistema para sistema sem alterar a configuração fundamental do rotor, estator e alojamento de estator. Embora o termo "saída" usado aqui seja apropriado para um motor, onde a saída é empregada para acionar uma carga, ele é inapropriado para um gerador e deverá, nesse contexto, ser entendido como uma entrada.

[00034] De preferência, as barras são axialmente alinhadas com o eixo de rotação do rotor, o rolamento estando entre dois planos radiais que interceptam os referidos vãos de ar. De preferência, as referidas interseções são radiais.

[00035] De preferência, o rolamento está entre dois planos radiais que interceptam as bobinas, barras ou sapatas do estator.

[00036] De preferência, as barras e bobinas sobre o mesmo são envolvidas por um alojamento de estator que se estende entre os vãos de ar e define uma câmara incorporando meio de resfriamento para esfriar as bobinas.

[00037] O referido alojamento de estator pode compreender duas placas anulares e duas paredes cilíndricas, as placas anulares incluindo recessos para colocação das barras dentro da câmara. De preferência, o material do alojamento do estator é não magnético e não condutivo. Contudo, no caso das placas anulares distintas e paredes cilíndricas, as referidas paredes cilíndricas são, de preferência, de alumínio e as referidas placas anulares são de material plástico. De preferência, as referidas placas anulares são afinadas nas extremidades da barra para minimizar a folga entre as barras e os ímãs sobre o rotor. De preferência, as referidas paredes cilíndricas são uma parede interna e externa, a referida parede externa tendo meios para sustentar a máquina e a referida parede interna sustentando o referido rolamento.

[00038] De preferência, os estágios do rotor compreendem, cada um, um disco anular, cujas bordas externas sustentam os referidos ímãs permanentes e cujas bordas internas são conectadas juntas envolvendo os referidos rolamentos. Os estágios do rotor têm formato de disco para aumentar sua rigidez em um plano radial (isto é, um plano perpendicular ao eixo de rotação do rotor e também, de preferência, perpendicular às barras do estator).

[00039] De preferência, as barras e bobinas sobre as mesmas são envolvidas por um alojamento de estator que se estende entre os vãos de ar e define uma câmara incorporando meio de resfriamento para esfriar as bobinas. O alojamento de estator pode incluir acessos para fornecimento e drenagem do referido meio de resfriamento. De preferência, o alojamento de estator compreende duas placas anulares e duas paredes cilíndricas, as placas anulares incluindo recessos para colocação das barras dentro da câmara.

[00040] O material do alojamento de estator pode ser não magnético e eletricamente não condutivo. Na verdade, ele pode ser um isolante térmico, caso no qual o alojamento de estator isola, de preferência, os ímãs do calor gerado nas referidas bobinas.

[00041] Contudo, o alojamento de estator é, de preferência, afinado nas extremidades da barra para minimizar a folga entre as barras e os ímãs sobre o rotor.

[00042] As referidas paredes cilíndricas podem ser de alumínio e as referidas placas anulares são de material plástico. Elas podem ser uma parede interna e externa, a referida parede externa compreendendo o referido alojamento anular e tendo meios para sustentar a máquina e a referida parede interna sustentando o referido rolamento.

[00043] De preferência, os estágios do rotor compreendem, cada um, um disco anular, cujas bordas externas sustentam os referidos ímãs permanentes e cujas bordas internas são conectadas juntas envolvendo cada rolamento. Cada referida borda interna pode compreender um flange cilíndrico com uma interface para interencaixe mútuo. Um espaçador pode ser proporcionado entre os flanges cilíndricos para ajustar a pré-carga sobre o rolamento.

[00044] Os flanges cilíndricos podem incluir bossas dispostas em paralelo ao referido eixo de rotor para receber prendedores para fixar os referidos estágios de rotor juntos.

[00045] A saída da máquina pode compreender um disco e um cubo. O cubo pode incluir qualquer forma de acionamento conveniente, tal como um cubo de velocidade constante ou meramente um eixo estriado. Para algumas aplicações, um copo tripod pode ser proporcionado. Convenientemente, o disco é passível de conexão, através dos referidos prendedores, às referidas bossas do rotor. De preferência, o rolamento compreende dois rolamentos, um sobre cada lado de um flange do estator, pelo que colocação axial dos estágios de rotor com relação ao estator é determinada.

[00046] Os referidos alojamentos anulares podem ter interfaces axiais que permitem que pelo menos duas de tais máquinas sejam conectadas juntas, compartilhando um eixo de rotor em comum. Os rotores das máquinas conectadas podem, em si, ser interconectados por prendedores que passam através das bossas de rotores adjacentes, um espaçador sendo disposto entre as mesmas. Isso permite que máquinas com maior capacidade de torque sejam proporcionadas.

[00047] As extremidades expostas da máquina são, de preferência, fechadas por coberturas adaptadas sobre o alojamento anular, pelo menos uma tendo uma abertura central através da qual a referida saída é adaptada para se estender.

[00048] Onde a máquina é um motor, de preferência, pelo menos dois dos motores são conectados lado a lado, pelo menos dois dos quais têm rotores independentes, cada um dotado de sua própria saída. Nesse caso, cada cobertura é dotada da referida abertura central através da qual as duas saídas se estendem. Na verdade, um aspecto da presente invenção constitui um veículo compreendendo um motor definido acima, tendo um eixo de acionamento de cada saída para as rodas sobre diferentes lados do veículo. Nesse caso, contanto que os rotores sejam independentes, nenhum diferencial é requerido. [00049] De acordo com outros aspectos da presente invenção, são proporcionadas máquinas elétricas que incorporam alguns ou todos os aspectos precedentes (onde eles não são mutuamente exclusivos), tais combinações sendo evidentes para aqueles versados na técnica. Embora a descrição a seguir de modalidades específicas possa incluir ou excluir diferentes aspectos mencionados acima, isso não deve ser entendido como sendo significativo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00050] Modalidades da invenção são ainda descritas a seguir com referência aos desenhos em anexo, em que: a figura 1 é uma vista lateral esquemática de uma máquina em forquilha e com carcaça segmentada à qual a presente invenção refere-se primeiramente (mas não exclusivamente); a figura 2 é uma vista em perspectiva das configurações da figura 1; a figura 3 é uma vista em perspectiva explodida de um alojamento de estator e do estator de uma máquina de acordo com um aspecto da presente invenção; a figura 4 é uma vista explodida em perspectiva de um estator de uma modalidade de uma máquina elétrica; as figuras 5a, b e c são, respectivamente, uma vista terminal, uma seção sobre a linha B-B na figura 5a e uma vista em perspectiva de um estator de uma modalidade de uma máquina elétrica; as figuras 6a, b, c e d são, respectivamente, uma vista em perspectiva explodida de uma barra de estator e sapatas de uma modalidade de uma máquina elétrica, uma vista terminal de outra modalidade da barra, uma vista terminal de uma outra modalidade da barra e uma vista em perspectiva de uma barra de estator composta e trajetos de fluxo resultantes; as figuras 7, 8 e 9 são, respectivamente, uma vista em perspectiva cortada, uma parte e uma seção (ambas as últimas vistas sendo no plano de corte da figura 7) de uma máquina elétrica de acordo com um aspecto da presente invenção; as figuras 10 e 11a são, respectivamente, uma seção e uma parte sobre as linhas 10-10 e 11-11, respectivamente, na figura 9; a figura 11b é uma ilustração esquemática correspondendo à figura 11a, mas com uma configuração de fluido resfriador diferente; e as figuras 12 e 13 são, respectivamente, uma vista lateral e uma terminal na direção das Setas XII e XIII, respectivamente, na figura 9.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00051] Uma máquina em forquilha e com carcaça segmentada 10 é ilustrada esquematicamente na figura 1. A máquina 10 compreende um estator 12 e dois rotores 14a, b. O estator 12 é uma coleção de barras de estator 16 distintas espaçadas circunferencialmente em torno de um eixo de rotação 20 dos rotores 14a, b. Cada barra 16 tem seu próprio eixo 16a, o qual está disposto em paralelo ao eixo de rotação 20. Contudo, isso não é absolutamente essencial. Em uma máquina de fluxo axial, o eixo 16a está, na verdade, em paralelo ao eixo de rotação 20. Contudo, ele pode ser disposto em qualquer ângulo com relação a esse, mesmo radialmente com relação ao eixo de rotação 20. A discussão a seguir é com referência a uma máquina de fluxo axial, mas isso não deve ser entendido como sendo limitativo em qualquer sentido e, onde o contexto permite, a invenção se aplica igualmente a outras inclinações das barras de estator 16.

[00052] Cada extremidade de cada barra de estator é dotada de uma sapata 18a, b, a qual serve à finalidade física de confinar uma pilha de bobinas 22, pilha 22 a qual é, de preferência, de fios isolados de seção quadrada (ou possivelmente seção retangular), de modo que um alto fator de carga possa ser obtido. As bobinas 22 são conectadas a um circuito elétrico (não mostrado) que (no caso de um motor) supre as bobinas, de modo que os polos dos campos magnéticos resultantes gerados pela corrente que flui nas bobinas sejam opostos em bobinas de estator 22 adjacentes.

[00053] Os dois rotores 14a, b trazem ímãs permanentes 24a, b que estão um de frente para o outro com as bobinas de estator 22 entre os mesmos. Na verdade, na máquina de fluxo axial, os rotores e seus ímãs estão radialmente dispostos mas, quando as barras de estator estão inclinadas, então, eles estão no sentido do comprimento. Dois vãos de ar 26a, b estão dispostos entre os respectivos pares de sapata e ímã 18a/24a, 18b/24b. Há um número uniforme de bobinas e ímãs espaçados em torno do eixo de rotação 20 e, de preferência, há um número diferente de bobinas e ímãs, de modo que cada bobina não entra em registro com um par de ímã correspondente ao mesmo tempo e na mesma posição rotacional do rotor com relação ao estator. Isso serve para reduzir o dente de engrenagem.

[00054] Em um motor (ao qual a presente invenção refere-se primeiramente), o circuito elétrico mencionado acima está disposto para suprir as bobinas 22, de modo que sua polaridade alterna, servindo para fazer com as bobinas, em diferentes momentos, se alinhem com diferentes pares de ímã, resultando em um torque sendo aplicado entre o rotor e o estator. Os rotores 14a, b são, em geral, conectados juntos (por exemplo, através de um eixo, não mostrado) e giram juntos em torno do eixo 20 com relação ao estator 12, o qual é geralmente fixo (por exemplo, em um alojamento, não mostrado). Uma vantagem conferida pela configuração é ilustrada na figura 1, pelo fato de que o circuito 30 é dotado de duas barras de estator 16 adjacentes e dois pares de ímã 24a, b. Assim, nenhum núcleo é requerido para o estator 12, embora uma tela de suporte de ferro 32a, b seja requerida para cada rotor ligando o fluxo entre a parte de trás de cada ímã 24a, b distante das respectivas bobinas 22.

[00055] Assim, no caso de um motor, suprindo apropriadamente as bobinas 22, o rotor 14 pode ser levado a girar em torno do eixo 20. Naturalmente, no caso de um gerador, rotação do rotor 14a, b induz à correntes nas bobinas do estator 12 de acordo com a alteração do fluxo magnético induzida nas barras de estator 16 à medida que os rotores 14a, b giram.

[00056] Contudo, em qualquer caso, calor é gerado nas bobinas 22 e a eficiência da máquina é reduzida e sua capacidade limitada se esse calor não é removido. Consequentemente, a presente invenção sugere encerrar as bobinas de estator 16 dentro de um alojamento que se estende através do vão de ar 26a, b e o qual é suprido com meio de resfriamento.

[00057] Voltando à figura 3, um estator 12a de acordo com um primeiro aspecto da presente invenção é mostrado, no qual as bobinas do estator estão localizadas entre encaixes 42a, b. Esses encaixes têm paredes cilíndricas externas 44, paredes cilíndricas internas 46 e paredes anulares radialmente dispostas 48. As paredes anulares incluem bolsas internas 50 para receber as sapatas 18a, b quando os dois alojamentos de encaixe 41a, b do estator 12a são montados juntos. O alojamento de estator 42a, b define espaços 52 internamente das bobinas 22 e também externamente em 54 em torno do exterior das bobinas 22. Além disso, há espaços 56 entre as bobinas. Embora não mostrado na figura 3, quando montado, o alojamento de estator 42a, b é dotado de acessos que permitem que meio de resfriamento (de preferência um líquido eletricamente não condutivo) seja bombeado nos espaços 52, 54, 56 para circular em torno das bobinas e esfriar as mesmas. Na verdade, sendo feito, de preferência, de um material plástico, tal como policarbonato ou outro material de baixa condutividade térmica, o calor gerado pelas bobinas e conduzido para as sapatas 18a, b é retido dentro do alojamento e não transmitido para os ímãs 24a, b, os quais são particularmente suscetíveis ao calor. A escolha do material empregado para os encaixes 42a, b é, até certo ponto, dependente da temperatura de funcionamento do design e, se essa é muito baixa, muitos materiais são adequados mas, se ela é alta, então, um material resistente ao calor, tal como material plástico reforçado com fibra de vidro, seria desejável. Referência adicional às configurações de resfriamento da presente invenção também são descritas abaixo com referência às figuras 7 a 13.

[00058] Uma configuração preferida envolve a construção da máquina conforme descrito acima e, então, quando terminada, o enchimento dos espaços 52, 54, 56 com uma resina líquida curável ou verniz que umedece todas as superfícies internas desses espaços, incluindo as bobinas 22. Uma vez que a resina tenha tido a oportunidade de penetrar cada espaço, ela é drenada da máquina, deixando apenas um revestimento de superfície da resina dentro da câmara definida pelos espaços 52, 54, 56. Antes de drenagem, a câmara pode ser evacuada de forma a permitir que o verniz líquido penetre nos pequenos espaços, especialmente entre os fios das bobinas 22. Quando o vácuo é removido, reinício de pressão atmosférica impulsiona o verniz para quaisquer espaços não ocupados restantes. Na verdade, o verniz é, de preferência, de baixa viscosidade, de modo que ele penetre nos pequenos espaços facilmente. Após drenagem, a resina cura (ou é curada) para formar uma camada eletricamente isolante que separa os espaços 52, 54, 56 das bobinas 22. Por meio disso, água pode ser empregada como o meio de resfriamento. Vernizes adequados estão dentro do conhecimento daqueles versados no campo.

[00059] Fazendo referência novamente às figuras 1 e 2, mesmo sem números idênticos de ímãs 24a, b e bobinas 22, um problema inerente da configuração é o efeito de dente de engrenagem que ocorre à medida que as folgas de alta relutância 25 entre ímãs adjacentes passam sobre as folgas correspondentes 27 entre as sapatas 18a, b da bobina do estator.

[00060] Sabe-se que núcleos de bobina para máquinas elétricas são, frequentemente, feitos de laminações de aço. Aço é um excelente condutor de um campo magnético. Ele confere um trajeto de baixa relutância e tem baixa perda de histerese. Contudo, um problema com a maioria dos materiais ferromagnéticos é que eles são, em geral, também condutores elétricos. Portanto, a alteração de fluxo através de um condutor elétrico cria correntes parasitas. Essas são minimizadas empregando laminações que são separadas por um isolante, com o isolamento estando em paralelo à direção de fluxo desejada, de modo que correntes elétricas transversais sejam minimizadas. Contudo, uma nova técnica está surgindo com algum sucesso empregando partículas de ferro macio revestidas com isolante e moldadas em um formato desejado (compósitos magnéticos macios - Soft Magnetic Composites - SMC), sendo unidas pelo isolamento resinoso. Um processo de compactação em alta pressão é usado para moldar o componente em um formato complexo, capaz de produzir padrões de fluxo magnético tridimensionais com um excelente fator de forma e permitindo que um enrolamento com alto fator de carga seja empregado, enrolado diretamente sobre dentes de SMC.

[00061] Voltando à figura 4, um estator 12b de uma modalidade de uma máquina elétrica é mostrado. Essa é uma configuração particularmente adequada do estator em uma configuração de baixo custo. Ele tem barras de estator 16' integrais formadas de dois componentes 75a, b, de preferência idênticos. Cada componente é um anel 76 com partes de barra 78 verticais. As partes de barra podem ter pinos 80 e bolsas 82 alternados sobre interfaces 81 de modo que, quando orientados um de frente para o outro, dois componentes 75a, b idênticos podem se encaixar um no outro, com os pinos 80 entrando nas bolsas 82 do outro componente. Os dois componentes podem ser colados juntos. Contudo, antes de montagem, bobinas pré-enroladas 22 (mostradas esquematicamente na figura 4 como anéis sólidos) são colocadas sobre as partes de barra 78 de um componente 75a, b de modo que, quando conectados, os componentes 75a, b e as bobinas 22 completam um conjunto das partes magnéticas do estator 12b. [00062] A vantagem da configuração mostrada na figura 4 é que os ímãs em frente ao anel 76 sobre cada lado do estator nunca se apresentam com um vão de ar entre bobinas de estator 22 adjacentes. Consequentemente, o problema inerente de dente de engrenagem mencionado acima pode ser eliminado ou pelo menos reduzido - os ímãs mostram uma relutância contínua, a qual pode ser quase constante como uma função da posição do rotor. Contudo, conexão magnética entre bobinas adjacentes tem de ser desencorajada, uma vez que ocasiona curto circuito do trajeto de fluxo e reduz a eficiência do motor. Consequentemente, o anel 76 é afinado em 84 entre cada parte de barra 78, de modo que a oportunidade de diminuição magnética seja reduzida. Contudo, ao proporcionar uma folga de alta relutância 84 entre cada bobina de estator, isso alivia o efeito anti dente de engrenagem da face metálica 76 completa. Consequentemente, há um equilíbrio a ser feito entre operação uniforme do motor e sua eficiência. Todavia, há uma posição ótima na qual o dente de engrenagem é minimizado em um grau substancial sem prejuízo significativo da eficiência do motor. Uma vantagem da presente modalidade e seu baixo custo potencial de fabricação.

[00063] Os componentes 75a, b são, vantajosamente, construídos de material SMC, cada um comprimido em um único molde. Contudo, a simplicidade de seu formato também permite que os mesmos sejam fabricados de um único anel de laminações enroladas (tendo um eixo de enrolamento sobre o eixo de rotação 20), com ranhuras 83 entre partes de barra 78 adjacentes sendo cortadas de um cortador de fio 30. Finalmente, a vantagem da presente invenção poderia ser obtida empregando as configurações descritas acima com referência às figuras 2 e 3, mas onde as sapatas 18 e barras 16 não são construídas em um único anel, mas cada uma independentemente. Nesse caso, as sapatas são dimensionadas de modo que elas contatem umas às outras quando dispostas no motor e, desse modo, reduzem o dente de engrenagem.

[00064] Nas figuras 5a e b, é mostrada uma configuração alternativa do estator 12c que também reduz o dente de engrenagem, mas sem afetar a eficiência da máquina. Aqui, cada barra de estator 16 é dotada de sua própria sapata 18, de modo que haja um vão de ar 27a resultante entre as mesmas. Normalmente, isso resultaria no efeito de dente de engrenagem mencionado acima. Contudo, aqui, o vão de ar 27a é inclinado com relação à direção radial por um ângulo α·ι, pelo menos um lado 18j da sapata é inclinado nesse ângulo, o raio em questão passando através da borda inferior 18g da sapata. O outro lado 18h da sapata é inclinado em um ângulo a2 que difere de a1 por uma quantidade dependente da largura do vão de ar 27a. Sendo assim, o valor médio de a1 e a2 está entre 1° e 45°, convenientemente cerca de 10° com uma série de peças de polo mostradas. A barra de estator 16 tem o formato de um trapézio, conforme nas modalidades descritas acima, com bordas arredondadas e as bobinas 22 têm, da mesma forma, um formato de trapézio em torno dos núcleos formados pelas barras 16. Elas são simetricamente dispostas com relação ao eixo de rotação 20. Isso significa que, nas bordas 18d, f opostas, a bobina 22 se estende além da extremidade da sapata 18. Contudo, pelo menos na borda externa 18e, a sapata se sobrepõe uma pequena extensão à bobina 22 da sapata adjacente. A borda de fuga 18g se sobrepõe pelo menos à bobina 22 de sua própria barra de estator 16. [00065] À direita da figura 5 é mostrado, em linha pontilhada, o vão de ar 27'a que está sobre o lado oposto do estator 12c, a borda inferior 18'g de sua sapata sendo completamente visível. Pode ser observado, contudo, que os dois vãos de ar 27a, 27a' se sobrepõem em uma direção axial apenas em uma pequena região em formato de diamante 27b. Admitindo que as folgas de alta relutância 25 entre os ímãs sobre os rotores sejam radiais, então, o efeito de inclinação das sapatas é de que a transição de um ímã para o outro a partir da perspectiva de uma bobina de estator em particular é dispersa sobre um arco de rotação mais amplo do rotor com relação ao estator do que se as folgas forem radiais.

[00066] Naturalmente, é igualmente possível inclinar as folgas de ímã e o mesmo efeito pode ser obtido. Isto é, as folgas de sapata 27 poderiam ser radiais, conforme elas são nas modalidades descritas acima com referência às figuras 1 a 3, com as folgas de ímã inclinadas opostamente com relação a cada rotor 14a, b. Alternativamente, uma combinação de inclinações das sapatas do estator e ímãs de rotor poderia ser configurada. Contudo, a formatação do ímã é cara, enquanto que as sapatas do estator são, de preferência, uma parte comprimida que é facilmente formatada. Em qualquer caso, é desejável que o arco de transição, mostrado como ângulo β (sendo o ângulo subentendido entre os limites circunferenciais das duas folgas de sapata 27a, 27a'), seja igual a cerca da soma de a1 e a2. Naturalmente, há um equilíbrio a ser atingido, porque a transição de um ímã para outro representa uma região de redução de torque e, portanto, dispersão desse tem o efeito colateral de concentração do torque entre as transições.

[00067] Também deve ser notado que as sapatas 18 são chanfradas externamente em 18k em torno de toda a periferia da sapata. Isso auxilia na focalização do fluxo do plano das sapatas 18 em direção aos ímãs 24a, b.

[00068] Na verdade, em uma modalidade de uma máquina elétrica, o problema de minimização da relutância do material da barra de estator e sapata na direção do fluxo magnético é considerado na configuração das figuras 6a a d. Assim, embora o material de SMC seja muito adequado, conforme discutido acima com referência à figura 4, deverá ser notado que, embora partículas de ferro macio revestidas tenham a capacidade de reduzir correntes parasitas e, em geral, tenham uma baixa relutância magnética em todas as direções, elas não têm a melhor, isto é, a relutância mínima possível, a qual ainda está no domínio de laminações, pelo menos no plano ou direção das laminações.

[00069] Nesse aspecto, a presente invenção sugere empregar tais partículas na construção da barra de estator 16 e sapatas 18, mas configurando as mesmas de modo que elas tenham uma direção preferencial ou pelo menos um plano de baixa relutância o qual, de preferência, é menor do que normalmente proporcionado por tais partículas. No caso da barra 16, essa direção preferencial está em planos paralelos ao eixo 16a. No caso das sapatas 18, uma relutância mínima é desejavelmente configurada em planos perpendiculares ao eixo longitudinal 16a. Isso pode ser proporcionado de várias formas, embora fundamental seja a construção separada da barra 16 e sapatas 18, conforme mostrado na figura 6a, e sua subsequente montagem.

[00070] Assim, a barra 16 da figura 6a é fabricada de partículas de ferro macio redondas, revestidas de isolante. Essas partículas são primeiramente achatadas em componentes semelhantes a disco, antes de serem colocadas em um molde e, finalmente, comprimidas juntas. O molde é configurado de modo que a direção de compressão das partículas e sua distribuição inicial antes de compressão sejam tais que as principais dimensões das partículas residam em um plano que seja paralelo ao eixo 16a. Isso poderia, mais convenientemente, ser obtido, embora apenas parcialmente, começando com partículas essencialmente redondas no molde e comprimindo as mesmas juntas em uma direção perpendicular ao eixo 16a. Por exemplo, compressão ascendente na direção da Seta A não apenas achata as partículas em um plano ortogonal à direção A, mas também tende a dispersá-las na direção das Setas B.

[00071] Idealmente, contudo, as partículas são alongadas e são dispostas no molde com seu eixo longo paralelo ao eixo 16a. Isso pode ser obtido empregando um campo magnético para alinhar as partículas. Nesse caso, a linha de fluxo mínimo para o componente não está apenas em planos paralelos ao eixo 16a, mas pode, na verdade, estar nessa direção específica.

[00072] Por outro lado, as sapatas 18 são, de preferência, fabricadas comprimindo partículas redondas em uma direção paralela ao eixo 16a de modo que, durante o processo de compactação, elas se dispersam lateralmente no plano perpendicular ao eixo 16a. Quando as sapatas 18 e barra 16 são montadas juntas, o fluxo magnético pode, portanto, trafegar com relutância mínima através da barra 16 na direção do eixo longitudinal 16a e sair nas barras 16 na direção do eixo 16 a partir da extremidade 16d das barras para entrar diretamente nos vãos de ar 26a, b, mas também ortogonalmente nas periferias das sapatas 18c, conforme pode ser observado a partir das setas de fluxo magnético indicadas na figura 6d.

[00073] Em uma configuração preferida, as barras de estator 16 também compreendem um rolo de laminação, o que pode aprimorar a tendência direcional de relutância mínima. Assim, na figura 6b, um rolo 90 de aço revestido de isolante é disposto em um molde (não mostrado) com seu eixo paralelo ao eixo (final) 16a da barra 16b a ser formado. O molde é, então, enchido com partículas que são comprimidas e compactadas em torno do rolo de laminação, de modo que um plano de relutância mínima das partículas é paralelo ao eixo 16a. Elas envolvem o rolo 90 e conferem à barra sua seção em formato de trapézio desejada.

[00074] Uma construção alternativa é formar um núcleo em formato de trapézio 92 de partículas de ferro macio comprimidas tendo pelo menos um plano de relutância mínimo paralelo ao eixo 16a. Um rolo de laminação 96 é, então, enrolado em torno do núcleo 92 e resulta em uma barra de estator 16c tendo o formato seccional externo desejado.

[00075] Ambas as barras 16b, c das figuras 6b e c têm, cada uma, direções preferenciais de relutância mínima paralela ao eixo 16a. Colares 18c, formados de partículas de ferro macio comprimidos, têm planos de relutância mínima perpendiculares ao eixo 16a. Quando montados, a barra e colares resultam em um núcleo de estator que tem uma relutância extremamente baixa e é direcionalmente otimizada.

[00076] A invenção é ainda descrita com referência às figuras 7 a 13, ilustrando uma construção particular do motor 100. Novamente, embora um motor seja descrito, deverá ser entendido que os princípios também se aplicam diretamente a um gerador. O motor 100 é, na verdade, motores em duas peças 100a, b presas juntas. Cada peça de motor 100a, b tem um alojamento tubular 102a, b tendo faces terminais radialmente planas 104a, b, pelo que vários alojamentos 102 podem ser presos juntos extremidade a extremidade por parafusos e porcas 106 que passam através das bossas 108 dispostas em torno dos alojamentos 102a, b. Na verdade, o motor 100 pode ser montado em um veículo, por exemplo, usando as bossas 108 como flanges de montagem. A despeito de serem presas juntas e ser um motor composto 100, cada peça de motor 100a, b é independente uma da outra, conforme ainda descrito abaixo e pode ser acionada em sua própria velocidade e torque, conforme requerido por um sistema de gerenciamento de motor, o qual não é adicionalmente descrito aqui. Contudo, conforme também ainda explicado abaixo, as peças de motor 102a, b poderiam ser conectadas a um único acionador, desse modo, duplicando o torque de saída disponível. Na verdade, não há limite quanto ao número de peças de motor que podem ser empilhadas juntas.

[00077] Assim, cada peça de motor 100a, b tem um estator 112 tendo uma pluralidade de bobinas de estator 122 montadas sobre barras de estator 116 tendo sapatas 118a, b. As bobinas 122 são espaçadas circunferencialmente em torno do eixo de rotor 120, conforme mostrado na figura 10 e existem 18 delas no motor da figura 10. Cada sapata de bobina de estator 118a, b é recebida em uma bolsa 150 de um encaixe anular não eletricamente condutivo, não magnética 142a, b. Os encaixes são fixados em torno de sua periferia externa 143a, b aos flanges internos 144a, b dos alojamentos de motor 102a, b.

[00078] As bordas internas 145a, b dos encaixes anulares 142a, b são montadas sobre flanges 147a, b de um alojamento de estator interno essencialmente tubular 146. Deve ser notado que o componente alojamento de estator interno 146, junto com os encaixes 142a, b e o alojamento de motor 102 completam uma câmara anular 152 na qual as bobinas de estator estão dispostas.

[00079] Voltando à figura 11a, o alojamento de motor 102 é dotado de uma bossa de acesso 154, dotada de uma entrada 156 para meio de resfriamento. Dentro da câmara 152, barreiras ou blocos 158 são dispostos entre as primeiras bobinas e os alojamentos 102, 146 para dividir a câmara 152 em duas passagens anulares paralelas 152a,b. Cada uma é dotada de sua respectiva ramificação 156a, b do acesso de entrada 156. As passagens paralelas 152a, b são separadas pelas bobinas 122, entre as quais existem vãos 155. Assim, meio de resfriamento que circula nas passagens 152a, b pode atravessar e circular em torno de toda a periferia das bobinas 122. Após terminar um circuito em torno do motor (em uma direção contra-fluxo, deve ser notado que isso estimulará turbulência através de e entre os vãos 155) o meio de resfriamento sai na bossa de acesso 154 pelas saídas 160 a, b. Elas se unem no acesso 160 (vide figura 9) e retornam o meio de resfriamento para uma bomba e permutador de calor (não mostrados) de onde ele vem. Abordagens alternativas são bastante viáveis: 1) o fluido de resfriamento é bombeado diretamente através da máquina, com a entrada próxima da parte inferior da máquina e a saída próxima da parte superior. O fluido pode fluir em torno dos raios externo e interno das bobinas, um pouco de fluido também fluindo entre as bobinas. Esse é o trajeto de resfriamento mais simples a implementar, mas provavelmente o menos eficaz; 2) o fluido de resfriamento é forçado a um movimento de zigue-zague em torno do motor, se movendo entre os raios externo e interno em 2-8 ocasiões (por blocos dispostos entre as bobinas e os alojamentos de estator 102, 146), de modo que o fluido seja forçado entre as bobinas, as quais são, em geral, a parte mais quente da máquina; 3) o fluido de resfriamento é dividido (conforme descrito acima), com uma parte fluindo em torno do diâmetro interno das bobinas e o fluxo restante no diâmetro externo na direção oposto. Uma parte do fluxo de fluido também ocorrerá entre as bobinas; e 4) em uma configuração particularmente preferida, o fluxo de resfriamento é conforme ilustrado na figura 11b, na qual uma entrada 156' e uma saída 160' são proporcionadas, com blocos 158a sobre qualquer lado da bobina 122a entre a entrada e a saída. Os blocos 158b são periodicamente dispostos em torno da máquina primeiramente (158b1) e, por fim (158b2) por fora das bobinas 122b,c e entre pelo menos um bloco 158c sobre o exterior das bobinas 122d. Através dessa configuração, o fluxo entra na entrada 156 e começa em torno do exterior da máquina, mas é dirigido pelo primeiro bloco 158b1 para transição ao interior da câmara 152, entre aquelas diferentes das bobinas intervenientes 122d. A partir dali, o fluxo continua a circulação em torno da máquina, mas é forçado pelo bloco 158c a transição de volta ao exterior da câmara. Ainda em torno da máquina, o bloco 158b2 obriga a transição de volta para o interior e, finalmente, de forma a sair da máquina através da saída 160, os blocos 158a forçam a transição final de volta para o exterior. Na figura 11b, existem quatro transições. Contudo, qualquer número uniforme de transições é possível ou mesmo um número não uniforme se a entrada e a saída estão dispostas uma no exterior da máquina (conforme mostrado) e a outra sobre o interior (não mostrado).

[00080] Voltando às figuras 8 e 9, o alojamento de estator interno 146 tem um flange interno central 162, sobre qualquer lado do qual estão dispostos rolamentos 164a, b. Os rolamentos 164a, b sustentam rotores 114a, b. Os rotores são conectados através de flanges internos transversais 166a, b. Esses são tubulares e são dotados de bossas 168 espaçadas para receber porcas e parafusos 170 que conectam os dois rotores 114a, b juntos. Assim, os rotores 114a, b são, para todas as finalidades e propósitos, uma estrutura única integral. Se estendendo a partir dos flanges cilíndricos 166a, b estão asas em formato de disco 172a, b que terminam em uma seção anular 174a, b sobre as quais ímãs 124a, b são montados. Na verdade, as extensões 174a, b são, de preferência, dotadas de bolsas 176 para receber os ímãs e prender firmemente os mesmos.

[00081] Entre os ímãs 124a, b e os encaixes 142a, b estão vãos de ar 126a, b. Conforme será bem entendido na tecnologia de motor, os vãos de ar deverão ser tão pequenos quanto possíveis de forma a reduzir a relutância do circuito magnético. Contudo, a configuração do motor descrita com referência às figuras 7 a 13 permite que um vão de ar muito limitado seja manipulado em virtude das poucas tolerâncias de fabricação que têm de ser acomodadas no conjunto do motor 100a, b. Em virtude do fato de os rolamentos 164a, b representarem uma fonte significativa de perda de movimento, os rotores são adaptados para aplicar uma pré-tensão aos rolamentos, pré-tensão a qual é limitada por um espaçador 180 disposto entre os mesmos. Naturalmente, a dimensão axial do espaçador pode ser elaborada para assegurar uma adaptação hermética. Contudo, além do rolamento, há relativamente poucos componentes adicionais cujas tolerâncias se acumulam e requerem um maior vão de ar. Naturalmente, um de tais componentes é o estator 112 em si, para o qual as dimensões dos flanges 147a, b do alojamento de estator interno 146 e dos flanges 144a, b dependentes, bem como as dimensões dos encaixes 142a, b são críticas para assegurar o menor vão de ar 126a, b possível, a despeito da presença de uma parede formada pelo encaixe sendo incluído aqui. Além disso, é evidente que muitas tensões no rotor resultarão em torção (isto é, em torno dos eixos perpendiculares ao eixo de rotação 120 ou em tensões lineares nessa direção) que deve ser acomodada pelo estator 112. Contudo, a série de barras de estator e sapatas abrangendo a câmara 152 proporciona reforço diagonal significativo dentro da câmara 152 para tornar o alojamento interno 146 extremamente preso em uma direção axial.

[00082] Além disso, o conceito de montagem do rotor 114 diretamente no estator 112 tem ainda dois efeitos benéficos. O primeiro está relacionado ao princípio geral do design do motor, o qual demanda que os ímãs 124 e bobinas 122 sejam dispostos tão distante quanto possível do eixo de rotação 120, de modo que a força magneto-restritiva que atua entre as bobinas e ímãs se transforme em torque máximo em torno do eixo de rotação. Isso significa, contudo, que, se a fixação do rotor com relação ao estator está em uma distância que não é muito menos do que o raio dos ímãs/bobinas, o rotor deve ser muito rígido sobre essa distância. Montando o rotor diretamente sobre o estator, essa distância é reduzida e, portanto, o rotor não precisa ser tão rígido. Alternativamente, o vão de ar pode ser menor. Em segundo, conectando o rotor usando um anel em formato de disco 172 que se transforma em um corpo tubular 166, um outro trajeto de retorno 30' (vide figura 8) para o fluxo magnético é criado. Pelo menos, essa é o caso se o rotor é feito de um material ferromagnético. Esse trajeto de fluxo adicional é vantajoso porque reduz o requisito de que o fluxo seja confinado em uma direção circunferencial nos flanges 174 entre os ímãs, mas também permite um trajeto de retorno alternativo para cada circuito ímã-bobina-ímã. A relutância completa do circuito magnético é, através deste, reduzida. Será apreciado que a força axial aplicada a cada rotor em virtude dos ímãs é significativa e aumenta à medida que o vão de ar reduz e pode ser da ordem de 7500N por rotor. Como um resultado disso, o suporte axial dos rotores é extremamente importante e, assim, o(s) rolamento(s) entre o estator e o rotor precisa(m) conferir uma reação forte e estável a essa força. Se os rotores são perfeitamente localizados sobre qualquer lado do estator, há uma força axial líquida de zero mas, obter isso requer tolerâncias de construção precisas e um conjunto de rolamento rígido. Contudo, montando o rotor diretamente dentro do estator conforme descrito aqui, essa precisão é obtenível dentro de um custo razoável. O flange 162 contra o qual os rolamentos assentam e se localizam axialmente é crítico a esse respeito.

[00083] Na verdade, com referência às figuras 8 e 11, há determinadas características geométricas de uma modalidade de uma máquina de acordo com um aspecto da presente invenção. Conforme mencionado acima, as bobinas 112 têm um raio externo R2. Por isso entenda-se o raio do menor círculo que abrange todas as bobinas. Da mesma forma, elas têm um raio interno R1 o qual é, correspondentemente, o raio do maior círculo que se adapta dentro dos confinamentos de todas as bobinas. As bobinas são sensivelmente dispostas em um círculo em torno do eixo do rotor 120, mas isso não é absolutamente requerido. Contudo, o raio r do rolamento 164a, b, sendo aqui o raio do círculo que toca a parte mais interna dos elementos de rolamento dos rolamentos, é configurado tão grande quanto possível e, de preferência, relacionado ao raio do estator R1 pela expressão: r = k1 * R1 onde k1 tem um valor entre 0,5 e 0,9.

[00084] Na verdade, as bobinas têm extensões radiais (C1) e circunferenciais (C2), onde: C1 = R2 - R1.

[00085] Embora a extensão circunferência possa ser qualquer coisa, ela é definida como o arco centro-a-centro, centralizado sobre o eixo de rotor 120, entre bobinas adjacentes. Contudo, um motor conveniente tem as seguintes relações: Ft, = k2 * R2; e C1 = K3 * C2 onde k2 está entre 0,5 e 0,8 e k3 está entre 0,75 e 2,0. [00086] Na verdade, a relação pode ser ainda tomada de modo que: r = k * R2, onde k = k1 * k2. k tem, de preferência, um valor entre 0,3 e 0,6 e pode ser cerca de 0,45 em uma configuração adequada.

[00087] Embora os rolamentos 164a, b sejam mostrados como rolamentos de esfera tendo seus próprios sulcos, o design permite que as superfícies de rolamento sejam formadas sobre respectivas superfícies frusto-cônicas ou cilíndricas do alojamento interno do estator 146 e flanges cilíndricos 166 e para rolamentos de rolo cônico, confinados em uma armadura, a serem dispostos entre os mesmos. Isso pode resultar no fato de que tolerâncias mais precisas sejam obtidas. Conforme mencionado acima, os componentes do rotor são construídos de um material ferromagnético, tal como aço e podem ser fundidos ou forjados e usinados conforme requerido. Contudo, o alojamento do estator interno 146 e, na verdade, o alojamento do motor 102, são convenientemente fundidos de material não ferromagnético, tal como alumínio (liga). Mesmo o alumínio pode ter uma superfície de rolamento endurecida contudo. Nesse caso, um flange 162 não é empregado. Em qualquer caso, o presente design permite que um vão de ar da ordem de 1,0 mm (± 0,1 mm) seja mantido em um custo de fabricação mínimo.

[00088] Conforme mencionado acima, os dois motores 100a, b são independentes. Os rotores 114 não são conectados um ao outro. Contudo, evidentemente, eles poderiam ser, dispondo um espaçador apropriado entre os mesmos e estendendo os parafusos 170, de modo que eles passem através de ambos os rotores. Na verdade, nada impede que outros motores sejam adicionados em série, de modo que três ou mais motores possam ser empregados in tandem. Conforme pode ser observado nos desenhos, os lados do motor composto são fechados por coberturas 178 que são uma adaptação por pressão dentro de extensões internamente cilíndricas 102c, d dos alojamentos de motor 102. As coberturas são comprimidas em formato de disco e são uma adaptação por pressão dentro das extensões 102c, d, embora outros métodos de fixação sejam concebíveis. Elas têm uma abertura central através da qual uma saída de motor 190 se estende. [00089] A saída 190 compreende qualquer componente adequado e pode ser um eixo. Aqui, ela é mostrada como um cubo de acionamento padrão tendo um copo tripod 192 para receptação de um eixo (não mostrado) tendo um engate de três lobos. Uma vedação (não mostrada) normalmente estará disposta entre a cobertura 178 e o cubo 190 para isolar o ambiente interno do motor 100. O cubo 190 é conectado por um disco anular 194 ao rotor 114. O disco 194 é preso ao rotor por parafusos e porcas 170 e ao cubo 190 por parafusos (não mostrados) nas aberturas 196 no cubo 190. Na verdade, é um aspecto da montagem direta do rotor sobre o estator que as configurações de saída possíveis sem qualquer alteração de design do motor são possíveis. Assim, topologia sem eixo permite uma ampla variedade de configurações de saída, incluindo: • alojamento de articulação de "velocidade constante" (CV) automotivo; • eixo estriado (macho ou fêmea); e • placa de acionamento plana com qualquer padrão de furo. [00090] Em uma aplicação na qual o motor 100 ilustrado nas figuras 7 a 13 destina-se particularmente, o motor está configurado para acionar duas rodas de veículo. Um outro motor poderia ser configurado para acionar outros pares de rodas em veículos com múltiplos eixos. O motor seria configurado de modo substancialmente central entre as rodas com eixos de acionamento se estendendo de cada um dos dois cubos de acionamento 190a, b. Não haveria o requisito de qualquer diferencial porque cada peça de motor poderia ser acionada independentemente com um torque constante. A máquina, nessa configuração, pode operar como um motor e um gerador, particularmente em veículos híbridos, mas certamente pelo menos quando de emprego de frenagem regenerativa.

[00091] Conforme é evidente a partir da descrição acima, as coberturas 178 são meramente removedores de poeira e protegem os componentes internos da máquina 100. Elas têm pouco, se algum, papel estrutural. As conexões estruturais entre uma conexão (tal como um veículo no qual a máquina é instalada) e a saída são como segue. A conexão é conectada ao alojamento do motor. O alojamento do motor sustenta estruturalmente o estator. O estator sustenta estruturalmente, embora também rotacionalmente, o rotor. O rotor sustenta estruturalmente a saída, a qual não é de outro modo estruturalmente sustentada pelo alojamento do motor. Aqui, o termo "estruturalmente" está sendo usado no sentido de que as conexões são as principais ou as únicas conexões para o componente em questão. Em muitas situações conhecidas, por exemplo, um alojamento sustenta um estator e também sustenta (rotacionalmente) um rotor. Poderia ser sugerido, portanto, que o estator sustenta o rotor. Contudo, tal montagem é incidental e não é o que significa aqui por montagem estrutural através da ação substancialmente exclusiva do componente em questão. Naturalmente, a esse respeito, uma vedação disposta entre a cobertura 178 e o cubo 190 não "sustenta" o cubo sobre a cobertura, estruturalmente e não altera a montagem estrutural fundamental do cubo no alojamento através da ação do rotor e estator.

[00092] Pode ser observado que, montando o rotor diretamente sobre o estator em uma distância a partir do eixo de rotação, um espaço oco substancial é criado dentro do rotor. Dependendo da aplicação, isso proporciona uma oportunidade para dispor uma caixa de engrenagens, particularmente uma caixa de engrenagens planetária, dentro do motor. Até certo ponto, em muitas circunstâncias, com uma máquina do presente design, uma caixa de engrenagens não é necessária porque os componentes eletrônicos requeridos para gerenciar as bobinas podem permitir que a máquina opere em um torque máximo substancialmente constante (substancialmente apenas quanto à limitações de resfriamento) sobre uma ampla faixa de velocidades, por exemplo, torques de 500 Nm por peça de motor, até velocidades rotacionais acima de 3000 rpm, são possíveis. Todavia, essa opção está distintamente disponível.

[00093] Essa configuração também tem a vantagem de facilitar a interconexão de máquinas tandem, porque não há requisito de alterar a configuração de trajetória do rotor no alojamento, conforme normalmente seria o caso onde o rotor é sustentado em rolamentos fixados no alojamento. Evidentemente, há algum escopo para debate, como onde um estator começa e um alojamento no qual ele está fixado termina. Na verdade, a invenção proporciona, em termos do motor, a lista não exclusiva de opções a seguir: (a) uma única peça de 500 Nm com uma saída em chaveta; (b) duas peças de 500 Nm independentemente controladas, cada uma com sua própria saída do tipo CV para aplicações automotivas; (c) quatro peças unidas como dois pares (1000 Nm por par), cada par com uma saída do tipo CV, novamente para aplicações automotivas em potencial (alto desempenho); (d) quatro peças rigidamente fixadas juntas, proporcionando 2000 Nm.

[00094] Referência é feita à figura 8, na qual a metade inferior difere da metade superior do desenho em virtude dos rotores 114a, b serem interconectados por parafusos 170a que se estendem através de bossas alinhadas, embora espaçadas por uma luva espaçadora 169. Na verdade, não há razão pela qual não deverá haver duas saídas, conforme previamente descrito, contanto que nenhum diferencial seja requerido mas, na metade inferior da figura 8, a cobertura à esquerda 178' é completamente fechada e o rotor à esquerda 114a não tem um disco 194 e cubo 190 conectados ao mesmo. Antes, acionamento é para (ou de) um único cubo 190 e disco 194 conectados ao rotor à direita 114b. Na verdade, o motor em quatro peças (não mostradas) pode ser feito simplesmente continuando a adição de rotores 114 à esquerda na figura 8. Alternativamente, um motor em quatro peças de acionamento duplo pode ser obtido simplesmente espelhando a configuração na metade inferior da figura 8, removendo as coberturas contínuas 178' e conectando os alojamentos anulares 102 de cada par juntos.

[00095] Outro fator a observar é que uma peça não tem de ser necessariamente uma peça de motor 100a, b adicional - ela poderia ser uma peça de caixa de engrenagens distinta para conferir um equilíbrio de torque-velocidade alternativo. Assim, no exemplo (a) acima, a peça poderia ser adicionada a uma caixa de engrenagens epicíclica que reduz a velocidade rotacional, por exemplo, em um fator de 4:1. Isso reduziria a velocidade de saída máxima mas, inversamente, proporcionaria um torque de 2000 nM (500 Nm x 4) por um conjunto de peso muito leve. Naturalmente, essas situações se aplicam à topologia ilustrada nas figuras 7 a 13 empregando 18 polos de estator e 20 ímãs de rotor. Contudo, outras opções estão naturalmente disponíveis, em qualquer direção, abaixo de 300 nM e acima de 1000 Nm.

[00096] Embora o motor 100 das figuras 7 a 13 seja mostrado sem as características das modalidades descritas acima com referência às figuras 4 a 6, essas características podem, vantajosamente, ser incorporadas conforme desejado. Naturalmente, as modalidades descritas com referência às figuras 4 e 5 são mutuamente exclusivas. [00097] Por toda a descrição e reivindicações do presente relatório descritivo, as palavras "compreendem" e "contêm" e variações das mesmas significam "incluindo, mas não limitado a" e elas não se destinam a (e não devem) excluir outras porções, aditivos, componentes, inteiros ou etapas. Por toda a descrição e reivindicações do presente relatório descritivo, o singular abrange o plural, a menos que o contexto venha a requerer de outro modo. Em particular, onde o artigo indefinido é usado, o relatório descritivo deve ser entendido como considerando uma pluralidade, bem como uma singularidade, a menos que o contexto venha a requerer de outro modo.

[00098] Características, inteiros, aspectos, compostos, porções ou grupos químicos descritos em conjunto com um aspecto, modalidade ou exemplo particular da invenção devem ser entendidos como sendo aplicáveis a qualquer outro aspecto, modalidade ou exemplo descrito aqui, a menos que sejam incompatíveis com os mesmos. Todas as características divulgadas no presente relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações, resumo e desenhos em anexo) e/ou todas as etapas de qualquer método ou processo assim divulgado, podem ser combinadas em qualquer combinação, exceto combinações onde pelo menos algumas de tais características e/ou etapas são mutuamente exclusivas. A invenção não está restrita aos detalhes de quaisquer modalidades precedentes. A invenção se estende a qualquer combinação nova das características divulgadas no presente relatório descritivo (incluindo quaisquer reivindicações, resumo e desenhos) ou a qualquer nova combinação das etapas de qualquer método ou processo assim divulgado.

[00099] A atenção do leitor é dirigida a todos os artigos e documentos os quais são depositados concorrentemente com ou antes do presente relatório descritivo com relação ao presente pedido e os quais são abertos a exame público com o presente relatório descritivo e os conteúdos de tais artigos e documentos são incorporados aqui por referência.

Referências [1] TJ Woolmer e MD McCulloch, "Analysis of the Yokeless and Segmented Armature Machine", International Electric Machines and Drives Conference (IEMDC), 3-5 de Maio de 2007.

REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Máquina elétrica (10, 100) compreendendo um rotor (14a, 14b, 114a, 114b) tendo ímãs permanentes (24a, 24b) e um estator (12, 112) tendo bobinas (22, 122) enroladas sobre barras de estator (16b, 16c, 116) para interação com os ímãs (24a, 24b, 124a, 124b) através de um vão de ar (26a, 26b, 126a, 126b) definido entre os mesmos, em que as barras (16b, 16c, 116) e bobinas (22, 122) sobre as mesmas são encerradas por um alojamento de estator (42a, 42b, 102, 142a, 142b, 146) que se estende entre o vão de ar (26a, 26b, 126a, 126b) e define uma câmara (52, 152) incorporando o fluido de resfriamento para esfriar as bobinas (22, 122), o dito alojamento de estator (42a, 42b, 102, 142a, 142b, 146) incluindo portas para suprimento (156) e drenagem (160) do fluido de resfriamento, caracterizada pelo fato de que o fluido de resfriamento flui de volta e adiante entre um raio externo (102) e interno (146) nas várias ocasiões pela razão dos blocos (158a, 158b, 158c) dispostos entre as bobinas (22,122) e alojamento de estator (42a, 42b, 102, 142a, 142b, 146), através do qual o fluido é forçado entre as bobinas (22,122) pelos blocos (158a, 158b, 158c).

2. Máquina elétrica, de acordo com a reivindicação 1 caracterizada pelo fato de que é uma máquina de fluxo axial, as barras (16b, 16c, 116) estando dispostas circunferencialmente espaçadas em torno de um eixo rotacional (20, 120) do rotor (14a, 14b, 114a, 114b) e, preferencialmente, em paralelo ao mesmo, o rotor (14a, 14b, 114a, 114b) compreendendo dois estágios, cada um tendo ímãs permanentes (24a, 24b, 124a, 124b) que interagem com cada extremidade das barras (16b, 16c, 116).

3. Máquina elétrica, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o material do alojamento de estator (42a, 42b, 102, 142a, 142b, 146) é não magnético e é eletricamente não condutivo.

4. Máquina elétrica, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o material do alojamento de estator (42a, 42b, 102, 142a, 142b, 146), pelo menos no vão de ar (26a, 26b, 126a, 126b), é termicamente isolante.

5. Máquina elétrica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o alojamento de estator (42a, 42b, 102, 142a, 142b, 146) compreende duas placas anulares e duas paredes cilíndricas, as placas anulares incluindo recessos para localizar as barras (16b, 16c, 116) dentro da câmara (52, 152).

6. Máquina elétrica, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que as placas anulares são integrais com as paredes cilíndricas, cada uma das paredes cilíndricas é dividida em torno de sua circunferência e conectada juntamente ao longo de costuras circunferenciais interna e externa nas divisões.

7. Máquina elétrica, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a divisão é central, definindo dois encaixes, que são preferivelmente e substancialmente idênticos.

8. Máquina elétrica, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que as placas anulares são separadas das paredes cilíndricas e em que as paredes cilíndricas são de alumínio e as placas anulares são de material plástico.

9. Máquina elétrica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 8, caracterizada pelo fato de que as placas anulares são afinadas nas extremidades da barra (16b, 16c, 116) para minimizar o vão entre as barras (16b, 16c, 116) e os ímãs (24a, 24b, 124a, 124b) sobre o rotor (14a, 14b, 114a, 114b), e na qual as paredes cilíndricas são uma parede interna e externa, a parede externa tendo meios para montar a máquina (10, 100) e as paredes internas compreendendo meios para montar rolamentos para o rotor (14a, 14b, 114a, 114b), em que, preferencialmente cada estágio do rotor (14a, 14b) compreende um disco anular, cujas bordas externas montam os ímãs permanentes (24a, 24b, 124a, 124b) e cujas bordas internas são conectadas juntas, encerrando os rolamentos, no qual os estágios do rotor (14a, 14b, 114a, 114b) completam um circuito magnético.

10. Máquina elétrica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que o alojamento de estator (42a, 42b, 102, 142a, 142b, 146) isola os ímãs (24a, 24b, 124a, 124b) do calor gerado nas bobinas (22, 122) e no qual o fluido de resfriamento é bombeado através da máquina (10, 100) por meio de uma entrada (156) próxima ao fundo da máquina (10, 100) e fora de uma saída (160) próxima à parte superior.

11. Máquina elétrica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que o fluido flui em torno dos raios externo e interno das bobinas (22, 122), um pouco de fluido também fluindo entre as bobinas (22, 122), e na qual existem, entre duas e oito transições do fluxo de fluido entre as bobinas (22, 122).

12. Máquina elétrica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que o fluido de resfriamento se divide em algum fluxo em torno do diâmetro interno das bobinas (22, 122) a partir da entrada (156), e o resto fluindo no diâmetro externo na direção oposta, algum fluido fluindo também entre as bobinas (22, 122).

13. Máquina elétrica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que a câmara (52, 152) é revestida com um revestimento de resina ou verniz que isola eletricamente a câmara (52, 152) e seus conteúdos de contato direto com o fluido de resfriamento.

14. Método de construção de uma máquina elétrica (10, 100), conforme definida na reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: montar a máquina (10, 100); encher a câmara (52, 152) com resina líquida ou verniz para umedecer todas as superfícies internas da câmara (52, 152), incluindo seus conteúdos; remover a resina para deixar um revestimento da resina sobre as superfícies internas da câmara (52, 152); e curar a resina para formar uma camada eletricamente isolante sobre as superfícies internas.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de, antes da remoção da resina, evacuar o ar da câmara (52, 152) para auxiliar na penetração da resina em pequenos espaços na câmara (52, 152).